CN87103257A - 变压器铁心保持装置 - Google Patents

Abstract

具有由多个叠片组合制成的铁心的变压器工作时，必须在铁心上保持压力，以防止叠片松散和振动。根据本发明，保持压力的绷紧装置包括一电绝缘材料，能在绷紧装置受到一预定程度的拉力时，迫使跨夹在铁心上的夹紧装置压紧约束铁心，而不会在变压器中产生不希望有的电流通路。该绷紧装置可以包括芳族聚酰胺和一松紧螺纹套，并可以可拆卸地联接在夹紧装置上以便于变压器线圈的修理和/或调换。绷紧装置最好设置在变压器的窗口内。

Description

本发明涉及变压器铁心保持装置，尤其是涉及特别是在铁心窗口区(window area)的用于固定铁心的叠片，以防止其松散或振动的保持装置。

在某种类型的变压器中，铁心是由多个叠片组合成的，这些叠片制成适当的形状，对齐叠在一起以形成铁心。铁心一般包括三个平行间隔开的铁心柱，各铁心柱的端部由相应的轭铁连接。在相邻铁心柱之间，并由轭铁定界划分成部分的间隔称为窗口。一般至少有二个绕组，彼此可以是同心的，环形地围绕每一个铁心柱，从而在那里与其形成磁通，并至少穿过一个窗口。在变压器工作时，互感磁通通过包围位于其中间的窗口的轭铁部分，在相邻铁心柱之间导通。

这种变压器在工作时需要在铁心叠片上保持充分的夹持力，以防止叠片因磁力而引起的松散和/或振动，而这磁力是变压器工作时在叠片上感应的涡电流造成的。要保持足够夹持力的特别困难的地方是变压器的由轭铁定界的窗口部分。由于变压器的互感磁通，即在铁心柱之间穿过轭铁的磁通，必须不能完全被金属导电部件所围绕或包围(这种围绕起了具有单匝线圈的作用，从而在那里引起比较高的感应电流。)，因为由于互感磁通的通过将在这些金属部件中感应产生很强的环流，这将在这些金属部件中产生局部地点发热，从而降低变压器的效率，并会彻底毁坏这些部件和铁心。

以前所用的一种铁心夹紧方法，是用穿过铁心叠片上一个孔的金属螺栓。但是穿过铁心器件的螺栓孔造成不希望有的应力和磁通集中。消除穿过铁心上的孔的一个方法是采用设置在变压器轭铁两相对面上的金属轭铁夹紧槽钢(channel)。以及包围轭铁外缘的金属螺栓，并且在窗口区并没有诸如金属螺栓的直接夹紧。因此，这种方法依靠由夹紧槽钢提供的夹持力，从而在窗口区提供夹紧压力。这种夹持力随离螺栓距离的增加而有减小的趋势。这种方法会使加到铁心叠片上的夹紧压力有明显的变化，从而可能降低整个变压器的质量和工作效率。因此希望采用这样的夹紧方法，就是即使其产生应力，也应使叠片上的表面应力减至最小程度的方法。

在一试图向铁心提供更均匀的夹紧力的方法中，其他的铁心夹紧器件使用了金属螺栓和非金属垫片，该非金属垫片放在螺母下面，使螺栓与金属夹紧槽钢绝缘，故要承受压力。用这些器件随之产生的问题是，经过长期的，沉重的，经常性和周期性的热负载，非金属的垫片会变坏而引起铁心夹持力的丧失，并增加了铁心的振动。另外，非金属垫片的电绝缘性能也会因诸如碎裂之类的物理性能的退化，和/或被沾污而受损害，这会使在垫片的表面建立或容易形成一条导电通路，该导电通路从位于垫片中心的金属螺栓到在垫片外缘的槽钢延伸了一段较短的距离。另外还希望尽可能地减少线圈之间的导电器件，因为在变压器工作时，线圈会在其上产生很高的电压。

因此，本发明的目的之一是提供这样一种夹紧装置，它能充分地夹紧一变压器铁心的叠片，并且其导电器件没有完全围绕互感磁通的通路，而且其夹紧器件能经受长期的、沉重的周期性热负载，而不因此受其不利的影响。

本发明的另一个目的是提高原先已知器件中的夹紧器件的电绝缘路径的长度。

本发明还有一个目的是从变压器线圈之间的高压区附近除去导电物体。

根据本发明的一个电气变压器包括：一对铁心柱，每一个铁心柱具有分别由第一和第二轭铁连接的第一和第二端部；跨夹在第一轭铁上的夹紧装置和与夹紧装置相联接用于迫使夹紧装置夹紧第一轭铁的绷紧装置；其中绷紧装置包括电绝缘桥接装置，该装置具有分别与夹紧装置相联接的第一和第二端部，从而在绷紧装置受到一个预定的拉力时，使夹紧装置夹紧约束第一轭铁。

本发明的另一方面，对于具有由多个叠片组合成的铁心的电气变压器，用于压紧叠片的绷紧装置包括用于跨夹在铁心上的夹紧装置，和在桥接装置受到一预定的拉力时迫使夹紧装置压紧约束铁心的桥接装置，其中桥接装置包括如聚酰胺那样的电绝缘材料。

相信具有新颖性的本发明的特征在所附的权利要求书中专门给出。然而本发明的本身，其结构和操作方法，以及其他的目的和优点，通过参阅下面结合附图的详细描述将会更好地予以理解。

图1是包括根据本发明的绷紧装置的三相变压器平面图，

图2是按图1中线2-2的箭头方向的视图，但除去了线圈。

图3是按图1中线3-3的箭头方向的视图，但除去了线圈。

图4所示是根据本发明的绷紧装置的另一个实施例。

参阅图1，图1是一个包括了根据本发明的保持装置的三相变压器的平面图。虽然本发明将按其应用于三相变压器来描述，但应理解，本发明也适用于任何类型的变压器，或者其他需要一个对磁通的流通无有害影响的以及没有以金属结构环绕磁通通路的夹持力的电器装置。变压器10包括一铁心22和线圈31、33和35。铁心22包括三个基本上平行间隔开的铁心柱21、23和25和一对分别与铁心柱21、23和25相应的端部相连接的，基本上平行的轭铁24和26。轭铁24与每一个铁心柱21、23和25的一端磁耦合，而轭铁26与每一个铁心柱21、23和25的另一端磁耦合。铁心柱21、23和25以及轭铁24和26如现有技术那样一般由多个制成适当形状，对齐叠在一起的叠片20组合成的。

一对夹紧槽钢12(其中一个槽钢19在图1中示出)跨夹在轭铁24上，而另一对夹紧槽钢14(其中一个槽钢15在图1中示出)跨夹在轭铁26上。二对夹紧槽钢12和14一般分别包括一种导电材料，如铁或钢那样的金属。

窗口16是由间隔开的铁心柱21和23及在其之间的间隔开的轭铁24和26的部分限定的。同样，窗口18是由间隔开的铁心柱23和25及在其之间的间隔开的轭铁24和26的部分限定的。

对应于变压器的各相的线圈31、33和35分别环绕包围铁心柱21、23和25。线圈31、33和35一般各至少包括通常称为初级绕组和次级绕组的二个绕组。一对冷却液输入口11和一对冷却液输出口13分别供引进和排出冷却液，冷却液的设置是用于与铁心22保持热流交换，以便在需要时冷却铁心。

沿槽钢15和19的外缘，按预定的位置设置若干块体或凸缘28，块体28可以是与槽钢15和19成一整体，或是固定联接在那里，如焊接在那里。沿槽钢对12和14的另一槽钢的外缘，也按预定的位置设置相应的若干个块体或凸缘(图中未示出)。与槽钢15和19相联接的块体28，和与槽钢对12和14的另一槽钢相联接的相应的块体(未示出)各包括一个孔，以容纳通常的紧固装置，例如穿过块体28的孔和槽钢对12和14的另一槽钢的对应块体的孔的二头有螺纹的金属棒。金属棒用螺母加以固定，螺母接合块体28和对应的块体，用力把槽钢对12和14的相应的外面部分压紧在一起，从而分别把在其中间的轭铁24和26的叠片压紧封住。以类似的方式，可在槽钢19和15及槽钢对12和14的另一槽钢上设置穿通的孔29，这些孔设置在位于接近槽钢的内侧，铁心柱21和25的外面，并靠近各槽钢对12和14的端部处的各槽钢的端部上，以容纳通常的紧固装置，例如上述配合块体28所设置的装置。当然，块体28可固定在槽钢对12和14的各端部，从而采用通常的紧固装置来夹紧槽钢对12和14的端部。根据本发明，各绷紧装置40在窗口16和18内与槽钢对12和14相联接。

如果金属结构，例如可以包括夹紧槽钢对12，与块体28配合使用的一个或多个通常的金属棒和紧固装置(例如设置在窗口16和18内的根据本发明的绷紧装置40)不包围变压器10的互感磁通通路47的话，与块体28和孔29配合而设置的通常的有螺纹金属棒不需要与槽钢对12和14电绝缘。变压器的互感磁通的通路47在图中用虚线表示，并且一般由包围窗口16和18的铁心柱21、23和25及轭铁24和26的各部分来确定。应该理解，在任何预定的时刻，实际的互感磁通沿互感磁通路47的流通方向会和图中箭头所示方向相反。根据本发明，包括电绝缘材料的绷紧装置40，最好如下面将要详细解释的那样适当地设置在窗口16和18内。但是，在某些变压器结构中，会希望把块体28和通常的有螺纹金属棒(带有或不带有绝缘垫片)设置在窗口16和18内，而把根据本发明的绷紧装置40，设置在沿槽钢对12和14外缘的预定部位，以在铁心22的叠片20上保持充分的夹紧力。

用于牢固地固定绷紧装置40的约束(restraining)装置27，例如是一块体或凸缘，在窗口16和18区域内联接在槽钢15和19上，或与其制成一整体。对应的约束装置27也适当地联接在槽钢对12和14的其他的槽钢上(图1中未示出)。虽然约束装置27可以是通过焊接分别固定联接在槽钢15和19上，或是与它们成一整体，但最好至少有一对设置在各窗口16和18内的配合使用的约束装置27，分别是可拆卸地联接在一对槽钢12和/或14上，以便能不拆卸夹紧槽钢对12和/或14而可安装，拆卸和调换线圈31，33和/或35。

参阅图2，它是按图1线2-2的箭头方向所得的视图，但除去了线圈31和33以易于表述，且比例不同。图中示出了将轭铁26的叠片24和铁心22的铁心柱21压紧约束的槽钢17一槽钢对14的另一个部件。对于铁心22和轭铁24适当地设置的一类似的槽钢(图中未示出)，形成槽钢对12的另一个槽钢。绷紧装置或夹紧装置40包括桥接装置和37卡锁装置(retaining means)30。如图所示，卡锁装置30和桥接装置37在相应的约束装置27之间延伸，约束装置如图所示，是可拆卸地与槽钢15和17相联接。

卡锁装置30包括一杆部32，有一与其交叉部件34牢固地固定在杆部32的一端，而其另一端有螺纹，可旋上螺母36。杆部32，交叉部件34和螺母36可以各是金属。另一种做法是，杆部32可以具是有一眼环牢固地固定在其无螺纹的一端。因此，在这些实施例中，卡锁装置30可以分别作为一个T型螺栓和一个眼环螺栓(eye-loop bolt)来描述。约束装置27包括一穿通的孔，以容纳卡锁装置30的杆部32的有螺纹部分。约束装置27可以是金属的，通过紧固装置38可拆卸地固定在槽钢对14的槽钢15和17上。紧固装置38包括一伸出的有螺纹端44，它固定地联接在约束装置27上，并穿过槽钢15的孔41，一螺母39旋在螺纹端44上与槽钢贴紧连接，从而将约束装置27可折卸地固定在槽钢15上。在槽钢15上可设置有凹槽或埋头孔43；以容纳螺母39，防止其不希望有的松动。紧固装置38也类似地固定在约束装置27和槽钢17上。

桥接装置37延伸在槽钢15和17之间，其第一端和第二端分别联接邻近槽钢15的卡锁装置30和邻近槽钢17的卡锁装置30。桥接装置37包括臂46和48，臂46和48用电绝缘的，具有高抗拉强度，即一般至少大约为90,000磅/英寸²的拉伸力，并最好具有大于卡锁装置30和约束装置27的抗拉强度，且具有良好的尺寸稳定性，即在受拉力时伸长接近零的材料制成。换言之，制成桥接装置37的材料在受到一个预定大小的拉力时倾向于断裂而不会伸长。用于桥接装置37而又符合这些要求的一种材料是一种芳族聚酰胺。一种较好的芳族聚酰胺是聚〔亚苯基邻苯二酰胺(phenylenephthalamide)〕，其一例基本上由聚〔1，4-亚苯基对苯二酰胺(1，4-phenylenetecephyhalamide)〕的固定单元构成，被Can等人在《应用聚合物科学杂志》19卷，69-82页(1975)中称为凯夫拉尔(Kevlar)。当然，也可采用符合上述要求的其他合成物或天然生成的材料。

桥接装置37可以包括一股较粗绞合绳，它具有预定的抗拉强度，以一次通过的形式设置在各约束装置27之间，形成臂46和48，其端部例如通过熔合在接合点45处熔结固定。另一个做法是，桥接装置37可以包括多股电绝缘材料制成的绞合绳，每股都以一次通过形式设置在相应的约束装置27之间。但是，最好桥接装置37包括一比较细的绞合绳，它具有预定的抗拉强度，以多次通过和以预定型式的交织形式设置在相应的约束装置27之间，这样，臂46和48分别包括多股绞合绳部件。绳的端部固定在接合点45。当桥接装置37的臂46和48包括多股绞合绳时，多股绞合绳，可以用效果良好的无溶剂的聚酯树脂浸渍，把多股绞合绳结合在一起以防止松散或磨损，和增强多股绞合的抗拉强度。

在按工作要求装配绷紧装置40和约束装置27时，要拧紧螺母36，从而向绷紧装置40施加了一拉力，绷紧装置又向约束装置27和紧固装置38，施加了一拉力，以迫使槽钢15和17相互靠紧，从而压紧约束轭铁26的叠片20。槽钢15和17用以约束铁心22的压力的大小可以通过调整螺母36的拧紧程度来适当地加以调节。

桥接装置37也使和槽钢15相联的约束装置27和卡锁装置30，与和槽钢17相联接的约束装置27和卡锁装置30电绝缘从而避免了用导电材料完全包围互感磁道的通路47(图1)。卡锁装置30的杆部32可以做成非常短，以便实际上消除或尽量减少在变压器10的线圈31和33之间的金属结构(图1)外，另一方面也增加现有器件上申绝缘路径的长度。

参阅图3，它是一按图1中线3-3的箭头方向所得的视图，但为更清楚起见，除去了线圈31和33，且比例不同。如图所示，桥接装置37的臂46和48包括多股电绝缘材料的绞合绳，其中在相对的二卡锁装置30之间的每一股绕合绳部件每通过一次，至少部分地围绕绕在各杆部32和交叉部件34上，然后再延伸至接合点45处的绞合绳端部的最后连接点。形成绞合绳材料围绕杆部32和交叉部件34的交织和缠绕，是保证桥接材料37将能牢固地保持在各卡锁装置30之间，使桥接装置37能承受加在其上的拉力，而不致从杆部和/或交叉部件34上滑脱。形成臂46和48的多股绞合绳，如上所述可以经过浸渍。构成臂46和48的绞合绳的部件的数目是按预定选择的，使臂46和48具有所需要的抗拉强度，该数目是单股绞合绳材料的抗拉强度的函数，本专业的普通技术人员经过适当的实验就可对之作出决定。由于桥接装置37包括了电绝缘材料，防止了电流通过桥接装置37在相对两边配合使用的卡锁装置30之间的流过。

工作时，螺母36按预定程度拧紧，从而使桥接装置37处于一预定程度拉力之下，最终迫使槽钢15和17压紧约束铁心22，阻止叠片20的振动。当然，若需要的话，可仅用一个螺母36，而其另一个卡锁装置30为牢固地固定于约束装置27上。

设置在窗口16和18内的其他绷紧装置40与上述的绷紧装置40结构相同，功能也相似。

现参阅图4，图中示出了根据本发明的绷紧装置40的另一个实施例。绷紧装置40包括诸如一个圆柱体器件的轴装置54，该装置根据需要可以固定地或可拆卸地与夹紧槽钢15相联接，一松紧螺纹套(turnbuckle)50，其一端旋上并固定了一个T型螺杆(T-bolt)52，而其另一端旋上并固定了一个带有螺纹的轴柄58，轴柄58又牢固地固定于诸如一个块体或凸缘的约束装置56，或与其成一整体；约束装置56根据需要可以固定或可拆卸地联接在夹紧槽钢17上。轴装置54包括一设置在其轴二端之间，并凹陷入其外缘的凹槽或导槽55。凹槽55的横截面最好是圆环形的，这样就不含有任何锋利的边缘。绷紧装置40还包括桥接装置37，桥接装置37包括一电绝缘材料，并可以如上述那样构成，设置在轴装置54的凹槽55中，且其一端固定在T型螺杆52上。

工作时，拧紧松紧螺纹套50，向桥接装置37施加一预定的拉力，而桥接装置37继而而迫使夹紧槽钢15和17如上述那样压紧约束铁心22的叠片20。

上面叙述和说明了一个用于充分地夹紧一变压器铁心的叠片，而没有以导电器件完全包围住互感磁通通路的夹紧装置，其中该装置能承受长期的、沉重的周期性热负载，而对装置本身无不利影响。还示出和描述了这样一种夹紧装置，它增加了现有装置上电绝缘路径的长度，另一方面也从变压器线圈之间除去了导电物体。

通过描述仅显示了本发明的某些较佳的特点，本专业的技术人员将可对之作许多改变和改进。应当理解，只要这些改变和改进被包括在本发明确定的精神和范围之内，它就属于所附的权利要求所要求保护的范围之内。

Claims (36)

1.一种电变压器包括：

一对间隔隔开的铁心柱，每一个铁心柱具有第一端部和第二端部；

与该对铁心柱的相应的第一端部相连接的第一轭铁；

与该对铁心柱的相应的第二端部相连接的第二轭铁，其中该对铁心柱和第一与第二轭铁由多个叠片组合制成，并且在该对铁心柱、第一和第二轭铁之间限定了一个窗口；

跨夹在第一轭铁上的第一夹紧装置；和

联接于所述第一夹紧装置，用于迫使所述第一夹紧装置压紧约束第一轭铁的第一绷紧装置；

其特征在于：第一绷紧装置包括联接于第一夹紧装置的电绝缘的第一桥接装置，这样当第一桥接装置受到一预定程度的拉力时；使第一夹紧装置压紧约束第一轭铁。

2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于它还包括：

跨夹在第二轭铁上的第二夹紧装置；和

联接于所述第二夹紧装置，用于迫使所述第二夹紧装置压紧约束第二轭铁的第二绷紧装置；

其中第二绷紧装置包括联接于第二夹紧装置的电绝缘的第二桥接装置，这样当第二桥接装置受到一预定程度的拉力时，使第二夹紧装置压紧约束第二轭铁。

3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于它还包括联接于所述第一桥接装置和第一夹紧装置的卡锁装置，所述卡锁装置用于向第一桥接装置施加预定程度的拉力。

4.如权利要求3所述的变压器，其特征在于所述的第一绷紧装置还包括固定地联接在所述第一夹紧装置上的第一约束装置，所述第一约束装置用于把卡锁装置联接到第一夹紧装置上。

5.如权利要求3所述的变压器，其特征在于所述的第一绷紧装置还包括可拆卸地联接在第一夹紧装置上的第一约束装置，所述第一约束装置用于把卡锁装置联接到第一夹紧装置上。

6.如权利要求4所述的变压器，其特征在于所述的第一约束装置与所述第一夹紧装置成一整体。

7.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述的第一绷紧装置至少部分地设置在窗口内。

8.如权利要求2所述的变压器，其特征在于所述的第二绷紧装置至少部分地设置在窗口内。

9.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述的第一桥接装置包括芳族聚酰胺。

10.如权利要求9所述的变压器，其特征在于芳族聚酰胺制成一绞合绳的形式。

11.如权利要求9所述的变压器，其特征在于第一桥接装置包括芳族聚酰胺的多股绞合绳。

12.如权利要求10所述的变压器，其特征在于绞合绳在所述第一夹紧装置的预定部分之间交叉，形成第一和第二臂，二臂各包括多股绞合绳。

13.如权利要求12所述的变压器，其特征在于第一和第二臂用树脂浸渍。

14.如权利要求13所述的变压器，其特征在于树脂包括环氧树脂。

15.如权利要求11所述的变压器，其特征在于多股绞合绳用树脂浸渍。

16.如权利要求15所述的变压器，其特征在于树脂包括环氧树脂。

17.如权利要求3所述的变压器，其特征在于卡锁装置包括一松紧螺纹套。

18.如权利要求3所述的变压器，其特征在于卡锁装置包括一螺杆和一螺母。

19.如权利要求1所述的变压器，其特征在于第一桥按装置包括具有抗拉强度至少大约为90,000磅/英寸²的材料。

20.如权利要求19所述的变压器，其特征在于上述材料具有很好的尺寸稳定性。

21.如权利要求20中的绷紧装置，其特征在于所述的电绝缘材料制成一绞合绳。

22.如权利要求21所述的绷紧装置，其特征在于所述的桥接装置与所述夹紧装置的第一和第二部分相联接，并且其中所述第一材料的所述绞合绳，设置成在所述夹紧装置的第一和第二部分之间的多次通过。

23.如权利要求22所述的绷紧装置，其特征在于所述的绞合绳的多次通过形成第一和第二臂，且所述桥接装置的第一和第二臂用树脂浸渍。

24.如权利要求23所述的绷紧装置，其特征在于所述的树脂包括环氧树脂。

25.如权利要求21所述的绷紧装置，其特征在于所述的电绝缘材料包括芳族聚酰胺。

26.在一具有由多个叠片组成的铁心的电变压器中，压紧叠片的绷紧装置的特征在于它包括：

跨夹在铁心上的夹紧装置；和

与所述夹紧装置相联接，用以迫使所述夹紧装置在桥接装置受到一预定程度的拉力时，压紧约束铁心的所述桥接装置，其中所述的桥接装置包括电绝缘材料。

27.如权利要求26所述的绷紧装置，其特征在于还包括联接于所述桥接装置以施加一预定大小拉力的卡锁装置。

28.如权利要求27所述的绷紧装置，其特征在于所述的卡锁装置包括一松紧螺纹套。

29.如权利要求27所述的绷紧装置，其特征在于所述的卡锁装置包括一螺杆和一螺母。

30.如权利要求27所述的绷紧装置，其特征在于所述的电绝缘材料包括芳族聚酰胺。

31.如权利要求26所述的绷紧装置，其特征在于桥接装置包括一个抗拉强度至少大约为90,000磅/英寸²的材料。

32.如权利要求31所述的绷紧装置，其特征在于该材料具有很好的尺寸稳定性。

33.如权利要求27所述的绷紧装置，其特征在于还包括固定地联接于所述夹紧装置的约束装置，所述约束装置用于将所述卡锁装置固定于所述夹紧装置。

34.如权利要求27所述的绷紧装置，其特征在于还包括可拆卸地联接于所述夹紧装置的约束装置，所述约束装置用于将所述卡锁装置固定于所述夹紧装置。

35.如权利要求33所述的绷紧装置，其特征在于所述约束装置与所述夹紧装置成一整体。

36.如权利要求32所述的绷紧装置，其特征在于所述的电绝缘材料包括芳族聚酰胺。

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